基于單片機的正弦信號發生器的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ：由于單片機有計算機的功能，它不僅能完成測量，還既有數據處理、溫度控制等功能，易于實現儀器、儀表的數字化和智能化。 ② 單片機在實時控制中的應用：單片機可以用于各種不太復雜的實時控制系統中，如一般性的溫度控制、液面控制、電鍍順序控制等。將測量技術、自動控制技術和單片機技術相結合，充分發揮單片機的數據處理和實時控制功能，使系統工作于最佳狀態。③ 單片機在機電一體化中的應用：單片機有利于機電一體化技術的發展，已廣泛應用于數控機床、醫療設備、汽車設備等。④ 單片機在多機系統中的應用：單片機在多機系統中的應用是將來單片機發展的主要模式，它可以提高單片機的可靠性，使系統運行速度更快。⑤ 單片機在計算機外圍設備中的應用：單片機廣泛應用于打印機、繪圖機等多種計算機的外圍設備，特別是用于智能終端，可大大減輕主機負擔，提高系統的運行速度。⑥ 單片機在家用電器中的應用：單片具有體積小、重量輕、價格便宜等特點，所以家電產品中配上微電腦后，使其身價百倍，功能更強，使用方便，靈活，深得用戶歡迎。⑦ 單片機在通信中的應用：單片機廣泛應用于移動通信領域，使移動電話的功能更強大，操作更方便。第二章 AT89C51單片機的特性與 功能 單片機的應用與選擇8051 是 MCS51 系列單片機中的代表產品，它內部集成了功能強大的中央處理器，包含了硬件乘除法器、21 個專用控制寄存器、64kB 的程序存儲器 、256B 字節的數據存儲器、4 組 8 位的并行口、兩個 16 位的可編程定時/計數器、一個全雙工的串行口以及布爾處理器。 由于 MCS51 集成了幾乎完善的 8 位中央處理單元，處理功能強，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，硬件的加、減、乘、除法器和布爾處理機及各種邏輯運算和轉移指令，這給應用提供了極大的便利。 MCS51 的指令系統近乎完善，指令系統中包含了全面的數據傳送指令、完善的算術和邏輯運算指令、方便的邏輯操作和控制指令、對于編程來說，是相當靈活和方便的。 MCS51 單片機的工作頻率為 212MHz，當振蕩頻率為 12MHz 時，一個機器周期為 1us,這個速度應該說是比較快的。 8051 中集成了完善的各種中斷源，用戶可十分方便地控制和使用其功能，使得它的應用范圍加大，可以說它可以滿足絕大部分的應用場合。 MCS51 把微型計算機的主要部件都集成在一塊心片上，使得數據傳送距離大大縮短，可靠性更高，運行速度更塊。由于屬于芯片化的微型計算機，各功能部件在芯片中的布局和結構達最優化，抗干擾能力加強，工作亦相對穩定。因此，在工業測控系統中，使用單片機是最理想的選擇。單片機屬于典型的嵌入式系統，所以它是低端控制系統最佳器件。 芯片簡介 性能簡介 AT89C51 是一種帶 4K 字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。 AT89C51 的主要特性⑴ 8031 CPU 與 MCS51 兼容⑵4K 字節可編程 FLASH 存儲器(壽命：1000 寫/擦循環 )⑶全靜態工作：0Hz24KHz⑷三級程序存儲器保密鎖定⑸128*8 位內部 RAM⑹32 條可編程 I/O 線⑺兩個 16 位定時器/計數器⑻5 個中斷源⑼可編程串行通道⑽低功耗的閑置和掉電模式⑾片內振蕩器和時鐘電路 AT89C51 管腳功能MCS51 系列單片機芯片均為 40 個引腳，HMOS 工藝制造的芯片采用雙列直插（DIP ）方式封裝，其引腳示意及功能分類如圖 21:圖 21 MCS51 引腳圖MCS51 系列單片機的 40 個引腳中有 2 個專用于主電源的引腳，2 個外接晶體的引腳，4 個控制或與其它電源復用的引腳，以及 32 條輸入輸出 I/O 引腳。 VCC：供電電壓。 GND：接地。① P0 口(~) 為雙向 8 位三態 I／O 口，當作為 I/O 口使用時，可直接連接外部 I/O 設備。它是地址總線低 8 位及數據總線分時復用口，可驅動8 個 TTL 負載。一般作為擴展時地址/數據總線口使用。② P1 口(~) 為 8 位準雙向 I／O 口，它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線(作為輸入時，口鎖存器必須置 1)，可驅動 4 個 TTL 負載。③ P2 口(~) 為 8 位準雙向 I／O 口，當作為 I/O 口使用時，可直接連接外部 I/O 設備。它是與地址總線高 8 位復用，可驅動 4 個 TTL 負載。一般作為擴展時地址總線的高 8 位使用。④ P3 口(~) 為 8 位準雙向 I／O 口，是雙功能復用口，可驅動 4個 TTL 負載。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示：P3 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數據存儲器寫選通） /RD（外部數據存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態 ALE 禁止，置位無效。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。綜上所述，MCS51 系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點：⑴單片機功能多，引腳數少，因而許多引腳都具有第 2 功能；⑵單片機對外呈 3 總線形式，由 PP0 口組成 16 位地址總線；由 P0 口分時復用作為數據總線；由 ALE、PSEN/、EA/與 P3 口中的INT0/、INT1/、T0、T1 、WR/、RD/共 10 個引腳組成控制總線。第三章 系統硬件電路設計 正弦信號發生器設計方案框圖單片機顯示電路按鍵電路數/模轉 換電路 放大電路波形輸出圖 31 設計方框圖 DAC0832 硬件簡介 管腳功能DAC0832 管腳功能如圖 32 所示。圖 32 DAC0832 管腳圖DAC0832 的主要特性參數如下：* 分辨率為 8 位；* 輸出為電流信號，電流的建立時間為 1us；* 可單緩沖、雙緩沖或直接數字輸入；* 只需在滿量程下調整其線性度；* 單一電源供電（+5V～+15V），低功耗，20mW；* 參考電壓可以達到177。10V；* 直接的數字接口可以與任何一款單片機相連。DAC0832 的引腳功能： * D0～D7：8 位數據輸入線，TTL 電平，通常與單片機的數據總線相連，用于輸入 CUP 送來的待轉換數字量。有效時間應大于 90ns(否則鎖存器的數據會出錯)；* ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；* Error!：片選信號輸入線（選通數據鎖存器），低電平有效；* Error!：數據鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于 500ns）有效。由ILE、Error!、Error!的邏輯組合產生 LE1，當 LE1 為高電平時，數據鎖存器狀態隨輸入數據線變換，LE1 的負跳變時將輸入數據鎖存；* Error!：數據傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效；* Error!：DAC 寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于 500ns）有效。由Error!、Error!的邏輯組合產生 LE2，當 LE2 為高電平時，DAC